- ĐINH QUANG TIẾN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN NAM TRỰC - TỈNH NAM ĐỊNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. - Lưới điện phân phối thường có cấp điện áp là kV phân phối cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp. - Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bất kỳ xự cố nào trong lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. - Để nâng cao được độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng như chất lượng điện năng đảm bảo cho các phụ tải điện luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân phối. - Mục đích nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các vấn đề về chất lượng điện năng của lưới phân phối và các phương pháp phân tích độ tin cậy lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào các lưới điện cụ thể của Huyện Nam Trực - tỉnh Nam Định. - Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự ảnh hưởng của các đường dây đến chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ phụ tải. - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 2 Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, về các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân phối. - Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối Huyện Nam Trực – Tỉnh Nam Định. - Tên đề tài: Đáng giá chất lượng điện năng lưới điện phân phối Huyện Nam Trực – Tỉnh Nam Định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp. - Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục nội dung như sau: Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối - Các vấn đề chung về chất lượng điện năng và độ tin cậy của lưới phân phối. - Chương 2: Các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp ở lưới phân phối. - Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn Đinh Quang Tiến LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI PHÂN PHỐI 1.1 Tổng quan về lưới phân phối. - 1.1.1 Khái niệm chung về lưới phân phối. - Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian (hoặc trạm khu vực hay thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải. - Lưới phân phối nói chung được hiểu là lưới điện trung áp 6 - 35kV. - Trong đề tài sẽ nghiên cứu cả lưới phân phối trung áp và hạ áp với các tính chất và đặc điểm riêng biệt. - Lưới phân phối điện gồm 2 thành phần. - Lưới phân phối trung áp có điện áp trung bình từ 6-22-35 kV, đưa điện năng từ trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp. - Lưới phân phối hạ áp có điện áp thấp (380/220V hay 220/110V) đưa điện năng tới hộ dùng điện. - Lưới phân phối trung áp có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện: 1) Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện áp cho phụ tải. - Có đến 98% điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân phối. - Mỗi sự cố trên lưới phân phối trung áp đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội. - 4) Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng 40-50% tổn thất điện năng xảy ra trên lưới phân phối. - Và tổn thất kinh doanh cũng chỉ xảy ra trên lưới phân phối. - 5) Lưới phân phối gần với người dùng điện, do đó vấn đề an toàn điện cũng rất là quan trọng. - *Phân loại lưới phân phối trung áp theo 3 dạng. - Theo đối tượng và địa bàn phục vụ: có 3 loại + Lưới phân phối thành phố + Lưới phân phối nông thôn + Lưới phân phối xí nghiệp - Theo thiết bị dẫn điện. - Lưới phân phối trên không + Lưới phân phối cáp ngầm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 4 - Theo cấu trúc hình dáng. - Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn. - Lưới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H. - Hệ thống phân phối điện. - Chính những lý do trên, lưới phân phối trung áp được quan tâm nhiều nhất trong quy hoạch cũng như vận hành. - Các tiến bộ khoa học thường được áp dụng vào việc điều khiển vận hành lưới phân phối trung áp. - Sự quan tâm đến lưới phân phối trung áp còn được thể hiện trong tỷ lệ rất lớn các công trình nghiên cứu khoa học được công bố trên các tạp chí khoa học. - Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lưới phân phối về mọi mặt cũng như trong quy hoạch và vận hành lưới phân phối người ta đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối. - *Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối: 1) Sự phục vụ đối với khách hàng. - Chất lượng điện áp. - 1.1.2 Phần tử lưới phân phối. - Các phần tử lưới phân phối bao gồm: 1) Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối. - Những phần tử có dòng công suất đi qua (như máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ làm việc của lưới phân phối. - Không phải lúc nào các phần tử của lưới phân phối cũng tham gia vận hành, một số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác. - Ví dụ như tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lưới không làm việc để lưới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất min. - 1.1.3 Khái niệm về cấu trúc lưới phân phối. - Các phần tử tạo thành lưới phân phối. - Sơ đồ lưới phân phối. - Sơ đồ trạm: là sự ghép nối các phần tử với nhau của các trạm biến áp và trạm phân phối. - Sơ đồ lưới phân phối: là các đường dây nối các trạm biến áp phân phối với nguồn và từ các trạm phân phối với các hộ dùng điện. - Sơ đồ nối điện còn được gọi là hình dáng của lưới phân phối, có ảnh hưởng rất lớn đến các tiêu chuẩn chất lượng của lưới phân phối. - Do đó, việc lựa chọn sơ đồ lưới phân phối là nội dung quan trọng của quy hoạch lưới phân phối. - Hệ thống điều khiển lưới phân phối. - Cấu trúc lưới phân phối bao gồm: cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành. - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 6 Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa chữa, trong đó quan trọng nhất là các máy biến áp tự hành, để thay thế cho bất kỳ máy biến áp phân phối nào bị hỏng hóc hoặc cần phải đưa ra bảo dưỡng. - các hệ thống phân phối điện hiện đại người ta còn làm nhiều mạch vòng, mỗi trạm phân phối có thể được cấp điện từ nhiều nguồn, và như vậy là thừa về sơ đồ. - Cấu trúc lưới phân phối có thể là. - Cấu trúc tĩnh, trong cấu trúc này lưới phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận hành. - Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới phân phối hoặc một phần lưới phân phối phải ngừng điện. - Đó là lưới phân phối hình tia không phân đoạn và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt. - Cấu trúc động không hoàn toàn, trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối bị cắt điện, đó là cấu trúc lưới kín vận hành hở. - Cấu trúc động hoàn toàn, Trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân phối điện. - Lưới điện phân phối của các nước phát triển cao hiện đang ở mức thấp và đang thử nghiệm ở mức cao. - Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lưới phân phối, trong đó cấu trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành kinh tế lưới điện theo mùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi đáng kể. - Còn cấu trúc động ở mức cao cho phép vận hành kinh tế lưới điện trong thời gian thực, lưới phân phối trong cấu trúc này phải được thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian ngắn trong khi thao tác sơ đồ. - Cấu trúc của lưới phân phối còn chia ra. - Cấu trúc phát triển: Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng trưởng theo thời gian và trong không gian. - Cấu trúc bão hoà: Đó là lưới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian, ví dụ lưới phân phối của một xí nghiệp không có dự kiến phát triển, của một phân xưởng, của một nhà cao tầng, của một nhà ở gia đình, chiếu sáng một đường phố, cấp điện một khu dân cư đã hoàn chỉnh (ở các nước phát triển)… Đối với lưới phân phối bão hoà người ta có các sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã được tính toán tối ưu. - Khi lưới phân phối bão hoà bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của trạng thái bão hoà. - Lưới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà. - Cấu trúc của lưới phân phối nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, mỗi tiêu chuẩn chất lượng ảnh hưởng chủ yếu đến việc lựa chọn một số phần tử hoặc sơ đồ lưới phân phối. - 1.1.4 Cấu trúc lưới phân phối trung áp và hạ áp. - Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. - Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35kV, đưa điện năng từ các trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp. - Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220 V hay 220/110 V, cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện. - Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng tiêu chuẩn và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép. - Tuy nhiên do những nguyên nhân về kinh tế và điều kiện kỹ thuật, độ tin cậy của lưới phân phối hiện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 8 nay cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới phân phối. - Về cấu trúc lưới phân phối thường là. - Lưới phân phối hình tia không phân đoạn: hình 1.1a, đặc điểm của nó là đơn giản, rẻ tiền nhưng có độ tin cậy thấp, không đáp ứng được nhu cầu của các phụ tải quan trọng. - Lưới phân phối hình tia có phân đoạn: (hình 1.1b) là lưới phân phối hình tia được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn. - MC Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 Hình 1.a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn MC Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 Hình 1.b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn MC Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 MC Pmax10 Pmax9 Pmax8 Pmax7 Pmax6 Hình 1.c: Lưới phân phối kín vận hành hở (6) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 9 Sơ đồ lưới kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước đây. - 1.1.5 Trạm biến áp phân phối Các trạm biến áp phân phối có nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp xuống hạ áp để cấp điện cho lưới phân phối hạ áp. - 1.2 Các vấn đề chung về chất lượng điện năng của lưới phân phối Chất lượng điện năng của hệ thống điện gồm có chất lượng tần số và chất lượng điện áp. - Chất lượng điện năng. - 2-Chất lượng điện năng. - Sơ đồ trạm biến áp phân phối LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 10 3-Độ tin cậy cung cấp điện. - Chất lượng điện áp là một chỉ tiêu trong tiêu chuẩn chất lượng điện năng, nó được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau: 1-Độ lệch điện áp trên cực của thiết bị dùng điện so với điện áp định mức. - 2-Độ dao động điện áp. - Chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên các đường dây khác nhau. - Các trường hợp này được mô tả trong hình vẽ (hình 3) sau đây: Hình 3: Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi của điện áp a. - Dạng sóng điện áp lý tưởng. - Các dạng thay đổi của sóng điện áp. - Đối với hiện tượng điện áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn. - Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện áp 3 pha. - Tiêu chuẩn châu Âu EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện vận hành bình thường. - Nói đúng ra, điều này có nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp. - Cũng có một số chỉ trích rằng dung sai điện áp Vn ± 10% là quá rộng. - Trong Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu tần số danh định (định mức) của điện áp cung cấp được quy định là 50Hz. - Theo EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo được trong thời gian hơn 10s với hệ thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận là 50Hz±1% trong suốt 95% thời gian trong tuần và 50Hz+4% /-6% trong 100% thời gian trong tuần. - Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ±2%. - Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định trong Luật Điện lực, Quy phạm Trang bị điện và Tiêu chuẩn kỹ thuật điện (TCKTĐ) như sau: 1-Về điện áp: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT 13 Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong khoảng 5% so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của máy biến áp cấp điện cho bên mua hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp đồng khi bên mua đạt hệ số công suất (cos. - Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5% đến -10%. - Theo tiêu chuẩn IEEE các hiện tượng chất lượng điện năng có thể được phận loại như sau: Bảng 1.1.1 Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt